Regenerative Energie
Der Prozess der Freisetzung der biochemischen Bindungsenergie als thermische Energie läuft in mehreren Stufen ab. Als Unterscheidung zwischen einzelnen Phasen und auch verschiedenen Verfahren der thermischen Nutzung wird der Grad der Sauerstoffzufuhr benutzt.
Die Biomasse wird im gesamten Prozess umgesetzt zu Wasserdampf, Kohlendioxid, Stickoxiden, Kohlenmonoxid (gering), Kohlenwasserstoffen (gering) und Ruß (gering). Als Rückstand verbleiben Schlacke, Feinasche und Grobasche.
Der Verbrennungsprozeß verläuft in drei Phasen. Die erste Phase ist die Trocknung, in welcher fast ausschließlich Wasserdampf freigesetzt wird. Anschließend erfolgt die Pyrolyse, in welcher brennbare Gase wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Wasserstoff freigesetzt werden. Abschließend erfolgt die Oxidation, in welcher die in der Pyrolyse gebildeten Gase verbrannt werden.
Eine vollkommene Verbrennung ist dabei gekennzeichnet durch eine hohe Ausnutzung der Brennstoffenergie und geringe Emissionen. Eine unvollkommene Verbrennung dagegen durch hohe Emissionen von noch brennbaren Gasen und staubförmigen Brennstoffpartikeln.
Die hauptsächlichen Einflußfaktoren des Verbrennungsprozesses sind vor allem Brennwert, Feuchtegehalt, Sauerstoffzufuhr, Verweilzeit der Gase im Brennraum, Temperatur im Brennraum, Brennraumgestaltung (Anpassung an spezifischen Brennstoff).
Die Unterscheidung zwischen Pyrolyse, Vergasung und Verbrennung erfolgt anhand der Sauerstoffzufuhr. Die Pyrolyse findet unter Ausschluß von Sauerstoff statt, die Vergasung bei unterstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr und die Verbrennung bei optimaler Sauerstoffzufuhr. Die Sauerstoffzufuhr wird durch die Kennzahl λ charakterisiert:
|
Pyrolyse |
λ = 0 |
|
Vergasung |
0 < λ < 1 |
|
Verbrennung |
λ > 1 |
Verluste können bei der thermischen Nutzung von Biomasse entstehen durch Abstrahlung (konstruktionsbedingt, 3-7 %) und Abgas (abhängig von Brennstoffaktor, Kohlendioxidanteil im Abgas und Temperaturverhältnis von Abgas und Luft). Es werden Wirkungsgrade erzielt von 60 % (Stückholzkessel) bis 90 % (automatische Hackschnitzelfeuerung) bezogen auf die Wärmeleistung. Demgegenüber beträgt der Wirkungsgrad eines offenen Feuers ca. 5 %.
